(57)【要約】【課題】ヘッド本体との接合強度の向上を図ると共に外観を向上させることのできる炭素繊維強化樹脂製のプレート部材を外殻の一部に配置したゴルフクラブヘッドを提供すること【解決手段】中空金属製のヘッド本体１２に開口部３４を形成し、この開口部に繊維強化樹脂製プレート部材４０を装着して形成したゴルフクラブヘッドであって、前記繊維強化樹脂製プレート部材４０は炭素繊維強化樹脂で形成された本体層５２と、本体層の外層側に形成したガラス繊維強化樹脂製の補強層５４と、本体層の内層側に形成したガラス繊維強化樹脂製のバランス調整層５６とを備えることを特徴とするゴルフクラブヘッド。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空金属製のヘッド本体に開口部を形成し、この開口部に繊維強化樹脂製プレート部材を装着して形成したゴルフクラブヘッドであって、前記繊維強化樹脂製プレート部材は炭素繊維強化樹脂で形成された本体層と、本体層の外層側に形成したガラス繊維強化樹脂製の補強層と、本体層の内層側に形成したガラス繊維強化樹脂製のバランス調整層とを備えることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
前記開口部は、ヘッド本体のクラウン部に形成される請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項３】
前記本体層は、複数の薄肉層で形成され、本体層の厚さ方向の中央を通る中央面に対して、ヘッド本体の内側に配置される内層側薄肉層と外側に配置される外層側薄肉層とが、互いに対称に配向された繊維を有する請求項１又は２に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項４】
前記補強層とバランス調整層とは、本体層の厚さ方向の中央を通る中央面に対して、互いに対称に配向された繊維を有する請求項１から３のいずれか１つに記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項５】
前記バランス調整層は、前記中央面よりもヘッド本体の内側に配置される内層側薄肉層間に介挿される請求項３又は４に記載のゴルフクラブヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空金属製のヘッド本体を備えたゴルフクラブヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
中空金属製のヘッド本体の上部に開口部を形成し、この開口部に繊維強化樹脂製プレートを装着して形成したゴルフクラブヘッドが開発されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
一般に、このようなヘッド本体の外殻体をなす繊維強化樹脂製プレートを形成する場合は、強化繊維に熱硬化性あるいは熱可塑性樹脂を含浸させた半硬化状のシートであるプリプレグシートを複数枚積層し、中空金属製のヘッド本体形成した開口部に、繊維強化樹脂で形成したプレート部材を加熱硬化させて所要の形状に成型する。これにより、ヘッド本体の軽量化および低重心化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００３−１１１８７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような繊維強化樹脂製プレートは、加熱硬化させて所定形状に成型した後、冷却される際、温度差によって生じる熱応力により、最終形状が加熱成型時の成型形状から異なる形状に変形し、変形したまま、所要の加熱成型形状に戻らなくなることがある。
【０００５】
また、例えば強化繊維として炭素繊維を用いた炭素繊維強化樹脂プレートを、ヘッド本体の開口部を閉じる外殻体として用い、例えば炭素繊維の織目により外部から視認可能な装飾模様の一部を形成し、更に、研磨代あるいは保護層を形成するため、成型後に透明となるガラス繊維プリプレグを外層に積層すると、線膨張率が例えば−０．１〜０．９ｘ１０−６である炭素繊維に対してガラス繊維の熱線膨張率が４．０〜８．０ｘ１０−６と、それぞれの線膨張率が大きく異なるために、内層側と外層側とで熱応力の差が増大し、これにより、プレート部材が大きく変形する。その変形度合においても、夏と冬のように室温が異なると変形度合も異なるという面もある。
【０００６】
このように大きく変形したばらつきのあるプレート部材は、ヘッド本体に接合する際に接合不良を生じさせ、ヘッド本体との接合強度が低下する。また、強化繊維である炭素繊維が外面に近接して位置するため、研磨する際にこれらの強化繊維が損傷を受け、プレート部材の強度が低下する虞がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、ヘッド本体との接合強度の向上を図ると共に外観を向上させることのできる炭素繊維強化樹脂製のプレート部材を外殻の一部に配置したゴルフクラブヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明によると、中空金属製のヘッド本体に開口部を形成し、この開口部に繊維強化樹脂製プレート部材を装着して形成したゴルフクラブヘッドであって、前記繊維強化樹脂製プレート部材は炭素繊維強化樹脂で形成された本体層と、本体層の外層側に形成したガラス繊維強化樹脂製の補強層と、本体層の内層側に形成したガラス繊維強化樹脂製のバランス調整層をと備えるゴルフクラブヘッドが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のゴルフクラブヘッドによると、外殻の一部に配置する炭素繊維強化樹脂製のプレート部材が、外層側の補強層と内層側のバランス調整層とで変形を防止され、これによりヘッド本体との接合強度が向上し、更に、繊維強化樹脂プレート部材の補強層であるガラス繊維強化樹脂を通じてその外観を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１から図４は、本発明の好ましい実施形態によるゴルフクラブヘッド１０を示す。  
図１から図３に示すように、このゴルフクラブヘッド１０は、チタン、チタン合金あるいはステンレス合金等の金属材から鋳造あるいは鍛造により中空の一体構造に形成されたヘッド本体１２を備える。このヘッド本体１２は、ボールを打球するフェース部１４からバック部１６を後方に突出させ、ヒール部１８側のクラウン部２０から、トウ部２２とは反対側の後方に傾斜させた状態でシャフト８を突出させる構造を備えている。また、フェース１４には、スコアライン１４ａの他にも、例えば石等の硬質の異物との衝突で僅かな凹み等が形成された場合であっても、このような凹みが目立たないように、微小な筋目状の溝あるいは突条を微小間隔で多数形成した粗面加工を施してもよい。符号２４は、ソール部を示す。なお、ヘッド本体１２は、このような一体構造に形成することに代え、各部を別部材で形成し、これらの複数の部材を互いに接合して形成してもよい。
【００１１】
シャフト８は、図３に明瞭に示すように、クラウン部２０からソール部２４までヒール部１８側からトウ部２２側にわずかに傾斜してヘッド本体１２内に一体形成された筒状のシャフト止着部２６で支えられている。このシャフト止着部２６に、ステンレス等の金属あるいは繊維強化樹脂で形成したシャフト８の先端を挿入して接着することにより、シャフト８をクラブヘッド１０に止着することができる。
【００１２】
このシャフト止着部２６とシャフトとの間には、シャフト止着部２６の中間位置から下方のソール部２４まで延びる合成樹脂又は金属製のスペーサ２８を介挿し、クラウン部２０に近接する部位には、シャフト８とシャフト止着部２６とで限定される間隙３０を形成してある。これにより、シャフト８は、打球時に、この間隙３０の寸法に対応した量だけシャフト止着部２６内で撓むことができ、シャフト８の有効長さを実質的に延長したと同じ効果を得ることができる。このようにシャフト８の長さが実質的に延長されることにより、後述する低重心化したヘッド本体１２と共に効率よく打球することができる。
【００１３】
このヘッド本体１２のクラウン部２０から突出するシャフト８の部分には、例えば比較的柔軟な樹脂材料で形成したソケット３２を装着してある。このソケット３２は、シャフト８の撓みを阻害することなく、シャフト８がヘッド本体１２に接触して損傷するのを防止すると共に、間隙３０内に異物が浸入するのを防止する。なお、図３には、シャフト止着部２６をソール部２４側で開口させた状態に示してあるが、このシャフト止着部２６あるいはシャフト８の端部を、適宜の閉塞部材を用いて閉じておくことが好ましい。また、シャフト止着部２６は、図３に示すようにその全長にわたってクラウン部２０からソール部２４まで連続した一体構造とすることは必ずしも必要なく、シャフト８をヘッド本体１２に確実に止着することができるものであれば、その一部のみをヘッド本体１２と一体構造に形成してもよい。また、このようなシャフト止着部２６をヘッド本体１２とは別部材で形成した後、ヘッド本体１２に一体化することも可能である。
【００１４】
図４に示すように、このように形成したヘッド本体１２は、そのクラウン部２０に大きな開口部３４を形成し、この開口部３４の全周部に、後述するプレート部材４０の周縁部を支える載置部３６がヘッド本体１２と一体構造に形成されている。この載置部３６は、フェース部１４およびシャフト止着部２６に沿いかつクラウン部２０の一部を形成する縁部３８との間に、プレート部材４０の厚さにほぼ等しい段差を形成し、プレート部材４０を載置したときに、このプレート部材４０と縁部３８との間に段部が形成されることなく、滑らかな連続した表面を形成する。
【００１５】
また、載置部３６は、図２および図３に示すように、縁部３８に隣接する部分を除き、ヘッド本体１２のヒール部１８側、バック部１６側およびトウ部２２側で、クラウン部２０とソール部２４との間に延在する周壁部から折り返した状態に連続し、したがってこれらの周壁部との間に段差は形成してない。この載置部３６により、クラウン部２０を大きく開口させても、ヘッド本体１２の充分な剛性を維持することができる。
【００１６】
このような載置部３６とフェース部１４との間に配置される縁部３８は、シャフト止着部２６の近部からトウ部２２側まで、フェース部１４の上縁部に沿ってほぼ等しい幅寸法に形成してあり、打球の際に、フェース部１４を確実に支える。一方、打球時にフェース部１４を支え、ボールから受ける力をヘッド本体１２からシャフト８に伝達することができるものであれば、縁部３８図示のような幅狭の帯状形状に形成することに代え、適宜の幅および形状に形成することができる。例えば、このような縁部３８を開口部３４の全周にわたって形成してもよい。
【００１７】
そして、縁部３８と共にクラウン部２０の外殻を形成するプレート部材４０は、載置部３６で支えられ、例えば接着剤で載置部３６に接着され、開口部３４を閉じる。このプレート部材４０を接着する場合は、収縮率が０．１以下、線膨張率が９０（ｃｍ／ｃｍ／℃）以下、硬さが７５（ショアーＤ）以上の接着剤を用いることが好ましい。収縮率がこのような小さいな接着剤を用いることで、プレート部材４０とヘッド本体１２との間の僅かな隙間に充填された接着剤が硬化する際に凹みを形成することを防止できる。また、線膨張率がこのように小さな接着剤を用いることにより、プレート部材４０とヘッド本体１２との間の接着剤層の体積変化に起因するプレート部材４０の高さの変化が抑制され、プレート部材４０とヘッド本体１２との間に段差を生じ難くすることができる。特に、プレート部材４０が後述するようにガラス繊維強化樹脂製の層を含む場合は、その板厚方向すなわち厚みの変化が生じ易いため、接着剤の体積変化を少なくすることが有益である。そして、硬さが上述の値以上の接着剤を用いることにより、接着硬化後のプレート部材４０とヘッド本体１２との境界部の研磨工程で、硬さ不足に起因する境界部の削れによる凹みの発生を防止し、この境界部を滑らかに仕上げることができる。なお、接着剤の硬さは、硬度の大きいヘッド本体１２とこれよりも小さいプレート部材４０との間の大きさとすることにより、ゴルフクラブヘッド１０の表面を滑らかに仕上げやすくなる。
【００１８】
好ましい接着剤としては、ＩＴＷインダストリー株式会社から金属補修剤として市販されている「デブコンシリーズ」、特に「デブコンＦ」の商品名で市販されているものが好ましい。この商品は、収縮率０．０８％、線膨張係数５０ｘ１０−６（ｃｍ／ｃｍ／℃）、硬さ８５（ショアーＤ）である。
【００１９】
このプレート部材４０は、載置部３６の外縁部に沿う外形形状を有し、中央部を外周部よりも僅かに上方に突出させて全体的に湾曲した形状に、予め形成される。本実施形態では、プレート部材４０は、フェース部１４側に位置する直線状の前縁部４２と、この前縁部４２から角度をなしてバック部１６側に延び、ヒール部１８側に位置する短縁部４４と、この短縁部４４からバック部１６側を介してトウ部２２側まで大きく後方に湾曲して延びる湾曲縁部４６とを有する。このプレート部材４０を載置部３６に載置し、前縁部４２と短縁部４４とを縁部３８の対向する縁部に付き当てると、湾曲縁部４６は、ヘッド本体１２の側壁部と整合し（図２および図３参照）、バック部１６側およびトウ部２２側でクラウン部２０の外形形状を形成する。また、縁部３８とプレート部材４０とのそれぞれの表面が同一面内に配置される。これにより、クラウン部２０の全体が縁部３８とプレート部材４０とで滑らかな曲面状に形成される。
【００２０】
なお、プレート部材４０は、載置部３６と縁部３８との段差よりも僅かに厚く形成し、特に研磨工程で、段部が形成することなく、滑らかな連続した表面に形成するのが好ましい。この段差とプレート部材４０の厚さとの差は、後述するガラス繊維強化樹脂製補強層の厚さよりも小さくし、研磨工程後も、補強層を確保することが好ましい。なお、その厚みの差を、ガラス繊維強化樹脂製補強層の１／２以下とすると、製造上のバラツキに対しても十分な補強層を確保することができる。
【００２１】
このようなプレート部材４０は、ヘッド本体１２の金属材よりも比強度の大きな繊維強化樹脂で形成してあり、クラウン部２０を軽量化し、このゴルフクラブヘッド１０の低重心化を図っている。  
図５および図６に示すように、本実施形態のプレート部材４０は、複数の繊維強化樹脂製薄肉層４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０ｂを積層して形成した本体層５２を有する。これらの薄肉層４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０ｂは、強化繊維に合成樹脂を含浸させたプリプレグシートを積層し、熱成形することで、形成される。このようなプリプレグシートは、強化繊維として繊維方向を一定方向に引き揃えた炭素繊維を用い、強化繊維に含浸する樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いるのが好ましく、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を混在させてもよい。
【００２２】
このようなプリプレグシートの繊維方向の相違に起因する熱硬化時の変形を防止するため、本実施形態の本体層５２は、本体層５２の厚さ方向の中央を通りかつ本体層５２と平行に延びる中央面Ｃを仮想したときに、この中央面Ｃに対し、外側と内側とで、各プリプレグシートの繊維方向が互いに対称的な方向に延在するように配置してある。具体的には、図６に示すように、中央面Ｃを中心として、この中央面Ｃに近接する中央寄りの２つの薄肉層４８ａ，４８ｂの繊維方向を、フェース部１４の中心を通るトウ・ヒール方向の接線あるいは前縁部４２に対して、＋４５°に配置し、これに隣接する２つの薄肉層５０ａ，５０ｂを前縁部４２に対して−４５°に配置してある。すなわち、中央面Ｃを挟んで対応した位置の薄肉層４８ａ，４８ｂ、および、薄肉層５０ａ，５０ｂがそれぞれ強化繊維の配向方向を同じ方向に揃えて配置し、中央面Ｃよりも外層側で隣接する薄肉層４８ａ，５０ａの強化繊維は互いに直交する方向に配向してある。同様に、中央面Ｃの内層側でも、互いに隣接する薄肉層４８ｂ，５０ｂの強化繊維も互いに直交する方向に延びる。したがって、中央面Ｃを挟んで、この外層である２つの薄肉層４８ａ，５０ａと、内層である２つの薄肉層４８ｂ，５０ｂとのそれぞれの強化繊維が対称方向に配向される。
【００２３】
なお、繊維の配向方向は、上述とは逆に中央面Ｃに近接する薄肉層４８ａ，４８ｂの繊維方向を−４５°とし、これに隣接する薄肉層５０ａ，５０ｂの繊維方向を＋４５°としてもよい。また、繊維方向を上記のように＋４５°と−４５°とに配向することに代え、０°と９０°とに配向させる等、熱成形の際の変形を防止できるものであれば、他の角度の組合せを採用してもよい。
【００２４】
更に、本体層５２の外層側には、ガラス繊維強化樹脂で形成した補強層５４を配置し、内層側には同様なガラス繊維強化樹脂で形成したバランス調整層５６を配置してある。これらの補強層５４とバランス調整層５６とは、ガラス繊維を０°および９０°の２つの方向に配向して格子状あるいは織布状に形成した強化繊維に、樹脂を含浸したガラスプリプレグを本体層５２に積層してこの本体層５２と共に熱成形して形成される。これらの補強層５４とバランス調整層５６とは、＋４５°と−４５°との２つの方向に配向した格子状あるいは織布状ものでもよい。なお、これらの補強層５４とバランス調整層５６との繊維方向を同一とすることにより、最も変形を抑制することができる。
【００２５】
図５に示すように、補強層５４およびバランス調整層５６のそれぞれの厚さをｔ１、本体層５２の厚さをｔ２、この本体層５２を形成する各薄肉層の厚さをｔ３としたときに、ｔ２＞ｔ１ｘ２の関係となるように、補強層５４およびバランス調整層５６を薄く形成すると、プレート部材４０を変形しにくくすることができる。また、ｔ３＞ｔ１の関係となるように形成することで、本体層５２によりプレート部材４０の肉厚および強度を調整することができる。また、プレート部材４０自体の比強度、比剛性の低下を抑える点からも、このような関係とすることが好ましい。
【００２６】
このように、プレート部材４０の本体層５２のそれぞれ厚さの等しい薄肉層４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０ｂを、それぞれの強化繊維が中央面Ｃを挟んで対称方向に配向し、更に、この本体層５２の外側に配置する補強層５４と内側に配置するバランス調整層５６とを、それぞれ厚さが等しくかつ強化繊維のガラス繊維を織布状に配置したガラスプリプレグで形成したことにより、熱成形する際の熱応力を外側と内側とでバランスさせることができる。これにより、熱成形の際の変形が防止され、意図した形状および寸法の高精度のプレート部材４０を形成することができる。特に、補強層５４およびバランス調整層５６を形成するガラスプリプレグは、炭素繊維強化プリプレグよりも線膨張率が大きく、このような補強層５４およびバランス調整層５６を本体層５２の外側と内側とに配置することにより、本体層５２の強化繊維が中央面Ｃを中心に対称配置ができていない場合でも、その影響を抑制することができる。
【００２７】
したがって、プレート部材４０をヘッド本体１２とは別部材として、しかも変形の少ない高精度の形状および寸法に形成し、高精度の金属製ヘッド本体１２の載置部３６に、このプレート部材４０を接着材等で固着することができ、ヘッド本体１２とプレート部材４０とを極めて高い強度で接合することができる。また、プレート部材４０をヘッド本体１２に取付ける際、プレート部材４０の前縁部４２および短縁部４４をヘッド本体１２の縁部３８に沿わせることで簡単に位置決めすることができる。そして、湾曲縁部４６がバック部１６側およびトウ部２２側でヘッド本体１２の側壁部に滑らかに移行することにより、剥離を生じさせる段差部を形成することなく、クラウン部２０の表面を滑らかな曲面状に形成する。このプレート部材４０の補強層５４は、本体層５２の強化繊維を外力による損傷から保護すると共に、そのガラス状の外観を通じて、ゴルフクラブヘッド１０に優れた美観を形成する。更に、プレート部材４０により、クラウン部２０の剛性設計の自由度が高くなるため、フェース部１４の反発力や、ボールのスピン量、ボールの打出し角を従来以上に調整でき、ボールの飛距離を増大することができる。
【００２８】
なお、プレート部材４０は、熱応力による変形を抑制するものであれば、上述の配置に限らず、様々に変形することができ、図７から図９は、このようなプレート部材の変形例を示す。図中、上述の部位と同様な部位にはこれと同様な符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
図７のプレート部材４０Ａは、補強層５４と本体層５２との間に、装飾層５８を配置してある。この装飾層５８は、例えば炭素繊維の織布、金属被膜層、あるいは、金属被膜繊維の強化層で形成することができる。なお、炭素繊維の織布を用いる場合は、炭素繊維の配向方向を０°および９０°に配置した織布状とすることにより、熱変形し難くすることができる。
【００３０】
このような装飾層５８を、ガラス繊維強化樹脂製の補強層５４と本体層５２との間に配置することにより、透明な補強層５４を通じて装飾層５９を外部から視認することができ、これによりゴルフクラブヘッドの外観が向上すると共に、プレート部材４０の耐衝撃性が向上する。
【００３１】
また、装飾層５９の主な繊維がガラス繊維のように線膨張率が大きい場合は、この層を含めた補強層としてバランス調整層５６の厚みを調整するのが好ましい。
【００３２】
図８のプレート部材４０Ｂは、ガラス繊維強化樹脂製の補強層５４Ａを、バランス調整層５６よりも肉厚に形成してある。これにより、プレート部材４０Ｂの外層側が重量化し、クラウン部２０の軽量化に伴うゴルフクラブ１０の慣性モーメントの減少を防止することができる。また、補強層５４Ａのガラス繊維は、本体層５２の炭素繊維に比して伸度が大きく、このため、プレート部材４０Ｂすなわちクラウン部２０のたわみに対する強度を向上することができる。ただし、補強層５４Ａを肉厚にしすぎると、変形が発生する可能性が高まるため、その比は２倍以内とするのが好ましい。
【００３３】
図９のプレート部材４０Ｃは、薄肉化した補強層５４Ｂを有する。この場合には、バランス調整層５６を中央面Ｃにより近づけて配置することができる。図９の変形例では、バランス調整層５６は、本体層５２の内層側の薄肉層４８ｂ，５０ｂ間に配置してある。
【００３４】
なお、本体層５２は、４つの薄肉層４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０ｂで形成することに代え、１つあるいは奇数の薄肉層から形成してもよく、この場合には、中央面Ｃは、本体層５２の厚さ方向の中央部を通る薄肉層内に形成される。また、各薄肉層の厚さを変更することも可能であるが、この場合も、中央面Ｃを中心として対称に形成することが好ましい。また、バランス調整層５６の厚さあるいは配置位置も、本体層５２の繊維の配向方向あるいは補強層５４の厚さに応じて調整することも可能である。更に、上述のゴルフクラブヘッド１０では、予めプレート部材４０を成形し、これをヘッド本体１２に接着等で接合した例を示したが、これに限らず、内圧成形により、プレート部材４０の成形とヘッド本体１２への接合とを同時に行う方法についても有効である。この場合には、プレート部材４０の成形後、常温になったときに、プレート部材４０の内部に熱応力が残留するのを防止できる。この結果、クラウン部２０の変形や、残留応力によるクラウン部２０の剥がれが発生し難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるゴルフクラブヘッドの斜視図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線方向に沿う断面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向の沿う断面図。
【図４】図１のゴルフクラブヘッドの分解斜視図。
【図５】図４に示すプレート部材の拡大断面図。
【図６】図４に示すプレート部材の積層構造を示す説明図。
【図７】変形例によるプレート部材の拡大断面図。
【図８】他の変形例によるプレート部材の拡大断面図。
【図９】更に他の変形例によるプレート部材の拡大断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１０…ゴルフクラブヘッド、１２…ヘッド本体、３４…開口部、４０…プレート部材、５２…本体層、５４…補強層、５６…バランス調整層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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